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科学家发现运动可改变DNA 产生有益变化

发布时间:2012年03月27日 15:49 | 进入复兴论坛 | 来源:时代》杂志 | 手机看视频


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  美国《时代》杂志报道,运动能够带给我们很多益处,帮助我们燃烧热量,减轻体重同时降低心脏病、中风和糖尿病风险。除此之外,运动还有一个令人不可思议的作用——改变我们的DNA。根据瑞典卡罗林斯卡医学院生理学教授朱丽恩·兹尔罗斯进行的新研究,运动能够让基因活动发生有益于健康的变化,即使一次20分钟的运动也能产生这种效用。

  新研究证实运动导致DNA变化

  致癌物质和毒素能够导致身体出现异常和基因变异,相比之下,运动导致的DNA变化则有益健康,能够提高肌肉的工作效率。令人感到吃惊的是,即使一次20分钟的运动也能带来积极变化。在发表于《细胞代谢》杂志上的论文中,兹尔罗斯和同事讲述了肌肉细胞在人体进行运动时出现的早期变化。

  共有14名不经常锻炼身体的年轻男性和女性参加了此项新研究。研究过程中,兹尔罗斯要求他们骑健身脚踏车,测量他们的极限水平。在征得他们同意情况下,研究人员提取了参与者的四头肌样本,整个过程在局麻情况下进行,不会给参与者造成痛苦。在参与者进行运动前,研究人员首次提取肌肉细胞,运动20分钟后再次提取,以进行比较分析。

  借助于这些活组织样本,研究人员对运动前后一系列与肌肉有关的基因活动进行了比较。进行运动后,肌肉细胞内的更多基因被激活,参与者的DNA甲基化程度也较低。甲基化是一个分子过程,甲基团聚集在DNA上,限制了细胞“开启”确定基因的能力。通过在特定时间控制确定细胞的甲基化程度便可调节DNA中的基因,允许哪些基因被激活。激活特定的基因能够形成特定的细胞,例如眼细胞或者肝细胞。

  以在人行道上进行1英里(约合1.6公里)慢跑为例,甲基化作用能够促使肌肉细胞释放出正确的酶和营养物,让肌肉获得能量,燃烧卡路里。兹尔罗斯表示:“我们正试图了解肌肉接收到的早期信息。这些信息似乎在说‘我这里出现状况,我们需要相互配合,获得更多的酶和营养物质,这样才能满足运动的需要’。”

  兹尔罗斯指出,运动强度越大,被移走的甲基团数量越多。研究中,他们让参与者在一周内进行两种强度不同的骑车锻炼。通过比较参与者的基因活动,他们得出这一发现。两次锻炼的强度分别达到参与者极限的40%和80%,运动后提取肌肉活组织样本进行比较分析。分析结果显示,在达到极限水平80%的锻炼后提取的肌肉细胞内甲基团浓度更低,RNA(基因活动的第一个副产品)数量更多。

  摄入咖啡因与运动后效果相似

  为了确定运动在肌肉基因表达中扮演的角色,科学家对钙如何影响整个系统进行了研究。人体进行高强度运动时,肌肉细胞释放出钙,加速肌肉收缩。如果遏制钙的释放,这种效用消失,肌肉无法大幅收缩。随后,兹尔罗斯往培养皿中加入咖啡,确切地说是咖啡因。咖啡因能够触发钙的释放,促使甲基团移开,开启帮助肌肉收缩的基因。正如她预料的那样,在将咖啡因注入盛有大鼠腿部肌肉细胞的培养皿后,肌肉细胞的甲基团浓度降低,同时出现更多RNA,与运动后产生的效果类似。

  兹尔罗斯表示这并不意味着人们可以用咖啡代替运动。她说:“我们认为咖啡因产生的绝大多数生理效应作用于中枢神经系统,而不是分散到所有肌肉。为了获得我们在肌肉中看到的效果,你需要一天喝掉50杯咖啡,而这已经接近于致命剂量。在我看来,半小时高强度运动足以达到相同效果。”